In de biologie, wat is homologie?
Homologie is een biologisch concept dat overeenkomsten beschrijft tussen soorten die het gevolg zijn van gedeelde voorouders. Het is een centraal idee in de studie van evolutie omdat het de vertakking van de fylogenetische boom weerspiegelt. In het algemeen gesproken, als twee soorten veel eigenschappen en genen delen, zijn ze waarschijnlijk relatief recent van elkaar afgeweken - dwz gespecificeerd - in de evolutionaire tijd.
Alle organismen zijn gerelateerd aan andere organismen door evolutie van een klein aantal gemeenschappelijke voorouders. Bijgevolg zijn er homologieën in overvloed in de biologische wereld. Oxidatieve fosforylering, het proces waarbij oxidatie wordt gebruikt om adenosinetrifosfaat te produceren, is een bijna universele biologische homologie. Het proces werd gebruikt door de vroegste organismen en latere ontwikkelingen in de evolutie hebben het gewijzigd maar niet vervangen.
Hersenen komen daarentegen niet in elk organisme voor. Ze zijn een functie die alleen aan dieren toebehoort. Niet alle dieren hebben hersens, maar de meeste wel. Of een soort hersenen bezit of niet, geeft een duidelijke indicatie van zijn positie in de evolutionaire boom. Sommige organismen, die sinds dit moment minder zijn veranderd, hebben hersenen die vergelijkbaar zijn met de vroegste. Het is echter belangrijk om te onthouden dat deze organismen in de loop van evenveel evolutionaire tijd hebben overleefd en veranderd als meer gecompliceerde.
Homologie wordt vaak besproken in tegenstelling tot analogie. Niet elke overeenkomst tussen twee organismen is het resultaat van gemeenschappelijke evolutionaire voorouders. Als twee soorten zich in een omgeving bevinden die bevorderlijk is voor een bepaalde aanpassing, kan deze aanpassing onafhankelijk in beide soorten optreden. Opossums evolueerden bijvoorbeeld tegenovergestelde duimen onafhankelijk van primaten. Deze uitkomst is niet zo verrassend, omdat opponeerbare duimen nuttig zijn. Aangezien evolutie onvoorspelbaar en chaotisch is, komt analogie echter veel minder vaak voor dan homologie.
De studie van de genetica heeft het concept van homologie verfijnd met directe vergelijking tussen sequenties van DNA. Voordat het mogelijk was om genetische informatie rechtstreeks te lezen, moesten wetenschappers raden naar homologie - en taxonomie in het algemeen - op basis van fysiologische waarnemingen. Nu kan de relatieve gelijkenis van allelen die in verschillende organismen worden gevonden, sterk bewijs leveren met betrekking tot hun evolutionaire verwantschap. Onzekerheid over de vraag of een gedeelde eigenschap homoloog of analoog is, kan volledig worden opgelost bij onderzoek van het DNA; statistisch gezien had een bepaald niveau van overeenkomst tussen sequenties niet alleen kunnen optreden.
Genetica heeft ook de behoefte aan subclassificaties gecreëerd binnen het concept van homologie. Orthologie verwijst naar gen-overeenkomsten die het gevolg zijn van soortvorming. Paralogie beschrijft homologieën tussen genen die het gevolg zijn van duplicatie binnen het genoom van een enkel organisme. Xenolgie is het bestaan van homologie als gevolg van laterale genoverdracht: genetisch materiaal dat wordt overgedragen via een virus of door wetenschappers, bijvoorbeeld. Het bestaan van xenologe homologieën compliceert het idee van een volkomen unidirectionele vertakking van de evolutionaire boom.